Gunung Berapi Scheele - versi klasik
Volcano Scheele adalah salah satu yang paling mudah dan pengalaman yang menakjubkan. Beberapa dekad yang lalu, apabila kalium permanganat ("kalium permanganat") dan gliserin dijual di mana-mana farmasi, percubaan ini boleh dilakukan oleh setiap pelajar sekolah - walaupun mereka yang tidak begitu cenderung untuk menjalankan eksperimen kimia. Pada masa kini, apabila kimia dan industri kimia sebenarnya dilarang, mendapatkan kalium permanganat adalah sangat bermasalah, tetapi dalam artikel ini kita tidak akan menyentuh aspek keterlaluan realiti kita ini.
Jadi, reka bentuk eksperimen adalah sangat mudah: timbunan kalium permanganat (biasanya beberapa gram) dituangkan ke permukaan refraktori. Kemurungan dibuat di dalam slaid - "kawah gunung berapi" dan beberapa titisan gliserin dititiskan ke dalamnya. Selepas beberapa ketika (saat, kadangkala minit) "letusan gunung berapi" bermula. Api kuning, putih dan biru muncul, percikan api terbang ke semua arah.
Biasanya, menjalankan eksperimen tidak menyebabkan kesukaran, tetapi masih terdapat beberapa keanehan. Apabila pengarang mula-mula memutuskan untuk menjalankan eksperimen ini (bukan lagi ahli kimia muda), dia kecewa: gliserin tidak pernah mahu terbakar. Gliserin kelihatan tebal, ia jelas tidak mengandungi sejumlah besar air, tetapi percubaan tidak berjaya. Saya bertanya kepada rakan sekerja saya: ternyata mereka tidak mempunyai masalah seperti itu. Saya mengambil satu lagi gliserin - hasilnya tidak lama lagi: dari sentuhan dengan permanganat, gliserin dengan cepat terbakar. Kemungkinan besar, gliserin "buruk" mengandungi campuran minyak (cecair itu berminyak apabila disentuh).
Walau bagaimanapun, sebab yang lebih biasa mengapa eksperimen mungkin tidak berfungsi (atau berfungsi, tetapi kurang baik) adalah berbeza: gliserin harus kontang atau sekurang-kurangnya mengandungi kurang air.
Beberapa tahun selepas peristiwa yang diterangkan, kami memutuskan untuk mengulangi percubaan. Gliserin yang datang ke tangan adalah agak "nipis": ia jelas mengandungi banyak air. Permanganat diambil dalam bentuk kristal besar. Pencucuhan berlaku, tetapi "letusan gunung berapi" terpaksa menunggu beberapa minit. Sebelum campuran dinyalakan, cecair mendidih, menghasilkan wap putih apabila air dan gliserin tersejat.
Sangat mudah untuk mengeluarkan air dari gliserin: anda perlu berhati-hati memanaskannya di dalam bekas terbuka. Pertama, cecair mendidih - air menyejat daripadanya. Apabila mendidih berhenti dan wap putih tebal mula terbentuk, prosedur selesai: hampir semua air telah menguap. Sentuhan dengan api boleh menyebabkan wap gliserin menyala. Jika ini berlaku, matikan penunu dan tutup bukaan kapal - untuk menghalang udara daripada memasuki gliserin (untuk ini sesuai untuk tujuan tersebut sekeping papan lapis, kadbod atau kertas tebal).
Jangan berfikir tentang menuang air ke dalam gliserin yang terbakar! Air akan segera menguap, membawa bersamanya titisan gliserin, yang akan serta-merta terbakar. Kesannya mungkin kurang daripada menambah air ke minyak panas, tetapi anda masih boleh cedera parah.
Menggunakan reagen kimia, anda boleh membuat api tanpa mancis atau cara penyalaan lain. Sebagai contoh, agak mudah untuk membuat api daripada gula dan kalium permanganat, kalium permanganat dan gliserin - bahan yang sering dijumpai dalam peti pertolongan cemas pelancong.
Hari ini di Rusia dan Ukraine kalium permanganat dilarang untuk dijual tanpa preskripsi dan oleh itu membelinya untuk tujuan pelancongan adalah lebih sukar, tetapi masih mungkin.
Terdapat juga cara lain untuk mendapatkan kebakaran kimia dengan menggunakan pelbagai bahan, yang hanya berguna untuk diketahui. Contohnya:
- Kalium permanganat + asid sulfurik+ etanol. Untuk memulakan api menggunakan kalium permanganat, titiskan beberapa titis asid sulfurik pekat ke dalam serbuk kalium permanganat kering. Jika anda kini meletakkan bulu kapas yang direndam dalam campuran etil alkohol, bulu kapas akan terbakar.
- Kromium trioksida + etanol. Sedikit kromium trioksida dituangkan ke atas bulu kapas yang dibasahkan dengan etil alkohol. Pada saat sentuhan reagen, bulu kapas menyala.
- Natrium atau kalium + air. Apabila salah satu logam ini bersentuhan dengan air, tindak balas yang ganas berlaku dan menyala.
- Kalium klorat + gula + asid sulfurik. Untuk mendapatkan api gula tepung dicampur dengan kalium klorat, selepas itu campuran yang terhasil dititiskan asid pekat. Apabila campuran bersentuhan dengan asid sulfurik, kebakaran berlaku.
- Aluminium + iodin. Untuk kaedah ini anda perlu menjalankan eksperimen kimia dengan iodin kristal. Ia dicampur dengan serbuk aluminium dan sedikit air ditambah kepada campuran siap - selepas masa yang singkat campuran menyala.
Sebenarnya, terdapat banyak lagi cara untuk memulakan kebakaran menggunakan reagen kimia, tetapi hampir tiada satu pun daripadanya sesuai untuk pelancong yang mendapati dirinya berada dalam keadaan kecemasan, kerana kebanyakan reagen bukan sahaja dalam perjalanan, tetapi juga dalam lokaliti Bukan selalu boleh beli.
Kalium klorat menyala apabila bersentuhan dengan asid sulfurik dan gula, tetapi cuba beli. Lebih-lebih lagi, akui: adakah anda akan membawanya ke dalam beg galas anda bersama asid sulfurik?
Malah dipercayai bahawa kebakaran boleh dimulakan menggunakan hidrogen peroksida. Ini tidak benar, bagaimanapun: tindak balas ini sebenarnya tidak menyebabkan pembakaran, tetapi boleh menyokongnya. Jadi, jika anda menambah kalium peroksida kepada hidrogen peroksida, pelepasan oksigen yang cepat akan bermula. Dan dalam persekitaran oksigen, seperti yang diketahui, walaupun serpihan yang membara serta-merta menyala.
Dalam keadaan hidup, saya tidak nampak apa-apa guna menggunakan hidrogen peroksida dengan cara ini: ia akan menjadi lebih berguna jika ia digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan, iaitu, untuk tujuan membasmi kuman luka dan calar.
Saya tahu hanya beberapa kaedah kimia untuk memulakan kebakaran tanpa mancis dan peranti penyalaan lain yang boleh dilaksanakan dalam hidupan liar, sebagai contoh, di dalam hutan, dengan reagen yang tersedia untuk umum ditemui dalam peti pertolongan cemas pelancong. Ini adalah kaedah menggunakan campuran kalium permanganat + gliserin dan kalium permanganat + gula.
Kaedah ini adalah berdasarkan fakta bahawa kalium permanganat apabila dipanaskan (dalam kes kami dari geseran), dan kadang-kadang apabila suhu bilik aktif berinteraksi dengan pelbagai bahan organik, sebagai contoh, dengan gliserin dan gula yang disebutkan.
Memulakan api dengan kalium permanganat dan gliserin
Kalium permanganat dan gliserin boleh disimpan dalam peti pertolongan cemas perjalanan. Kalium permanganat biasanya diambil untuk penyediaan penyelesaian antiseptik, dan gliserin digunakan untuk pelbagai kosmetik dan beberapa prosedur perubatan lain.
Gliserin untuk memulakan kebakaran mestilah kontang atau sekurang-kurangnya mengandungi kuantiti minimum air.
Nota
Kalium permanganat (juga dikenali sebagai kalium permanganat) di Persekutuan Rusia dan Ukraine telah diiktiraf sebagai prekursor dan termasuk dalam senarai bahan narkotik. Walau bagaimanapun, ia masih boleh dibeli di beberapa farmasi, walaupun dalam kuantiti yang kecil dan pada harga yang berpatutan.
Untuk mendapatkan api menggunakan kaedah ini, anda perlu menjatuhkan beberapa titis gliserin ke dalam kalium permanganat. Selepas beberapa lama, campuran akan bertindak balas, mengeluarkan asap, dan kemudian menyala. Ia kelihatan seperti ini:
Langkah berjaga-jaga keselamatan apabila menggunakan kaedah ini:
- Elakkan sentuhan kalium permanganat dengan kulit, membran mukus (melecur mungkin) dan pakaian (noda mungkin kekal).
- Jangan padamkan api seperti itu dengan air. Kemasukan air menyebabkan campuran terpercik.
- Api harus dihasilkan dengan cara ini oleh di luar rumah, kerana gliserin yang terlalu panas menggalakkan pembebasan akrolein, bahan toksik kelas bahaya pertama.
Nota
Bahan yang sama dikeluarkan apabila lemak terbakar semasa memasak. By the way, kira-kira kesan negatif akrolein dihidupkan badan manusia
Fakta bahawa semasa Perang Dunia Pertama ia digunakan sebagai senjata kimia juga terbukti.
Memulakan api dengan kalium permanganat dan gula Kaedah ini, pada pendapat saya, lebih universal untuk pelancong daripada yang sebelumnya, kerana, tidak seperti gliserin, kebanyakan pencinta mengambil gula bersama mereka rekreasi aktif
Nota
di alam liar. Walaupun sebenarnya anda boleh lakukan tanpa gula sama sekali, hanya menggunakan kalium permanganat, kami akan mempertimbangkan pilihan yang paling popular. Kalium permanganat sering dipanggil mangan, walaupun ini tidak betul, kerana ini adalah dua bahan yang berbeza . Yang pertama adalah garam ungu gelap dan yang kedua adalah logam warna perak-putih
. Kalium permanganat adalah nama yang lebih tepat untuk kalium permanganat.
- Algoritma untuk mendapatkan api dengan cara ini adalah seperti berikut:
- Ambil pembalut mudah terbakar, seperti bulu kapas atau rumput kering.
- Sebatang kayu kecil diperbuat daripada dahan yang kering tetapi kuat dan runcing di hujungnya. Satu lubang kecil dengan diameter dipotong menjadi kayu balak atau papan kayu keratan rentas
- tongkat yang disediakan.
- Hujung kayu diletakkan di dalam ceruk dan digosok.
- Kalium permanganat dicampur dengan gula dalam nisbah 9:1 dan diletakkan di dalam relung.
- Campuran ditekan dengan kayu ke bahagian bawah ceruk, dan tinder diletakkan di sekeliling perimeter di atasnya.
Menggosok campuran kalium permanganat dan gula menghasilkan kilat yang menyebabkan tinder menyala. Tetapi, seperti yang telah disebutkan, penggunaan gula dalam kaedah ini tidak perlu: lebih baik meninggalkannya untuk tujuan gastronomi.
PERHATIAN! Adalah tidak boleh diterima untuk menyediakan dan menyimpan campuran siap sedia dengan kalium permanganat terlebih dahulu: disebabkan oleh sifat pengoksidaan kuat kalium permanganat, campuran tersebut boleh menyala atau meletup secara spontan. Jangan bawa kalium permanganat dan gula bercampur dalam beg galas anda - pembakar seperti itu hanya boleh disediakan serta-merta sebelum menyalakan api. Apabila menggunakan kaedah ini
Apabila menyalakan api tanpa mancis, anda harus ingat bahawa semasa wabak, lebihan kalium permanganat boleh terbang, menimpa seseorang dan pakaiannya.
Secara umum, kalium permanganat adalah perkara yang perlu semasa berkhemah, dan bukan sahaja untuk memulakan api. Ia boleh digunakan untuk membasmi kuman air, untuk merawat keracunan dengan alkaloid tertentu, untuk mencuci luka dan, seperti yang kita lihat, untuk membuat api. Oleh itu, masuk akal untuk membeli kalium permanganat dan membawanya bukan sahaja dalam kit pertolongan cemas, tetapi juga di NAZ. Sebagai contoh, saya membawa sejumlah kecil kalium permanganat dalam gelang tali saya: di sana ia dimeterai dalam bekas fleksibel yang dimeterai dan terletak di antara jalinan kord.
Video menarik: 10 cara paling biasa untuk mencipta api menggunakan tindak balas kimia:
Hanya dua titik gliserin - dan kalium permanganat menukar warnanya!
Kerumitan:
bahaya:
Lakukan eksperimen ini di rumah
Mengapakah larutan menjadi biru pada mulanya?
Jika anda memerhati bunglon anda dengan teliti, anda akan perasan bahawa dalam beberapa saat selepas menambahkan gliserin ke dalam larutan, ia akan menjadi warna biru. Warna biru terbentuk dengan mencampurkan larutan ungu (dari MnO 4 - permanganat) dan hijau (dari MnO 4 2- manganat). Walau bagaimanapun, ia bertukar menjadi hijau dengan cepat - semakin kurang MnO 4 - dan lebih banyak MnO 4 2- dalam larutan.
Penambahan
Para saintis dapat menemui dalam bentuk mangan yang mampu mewarnai larutan biru. Ini berlaku apabila ia membentuk ion hipomanganat MnO 4 3- . Di sini mangan berada dalam keadaan pengoksidaan +5 (Mn +5). Walau bagaimanapun, MnO 4 3- sangat tidak stabil, dan untuk mendapatkannya anda perlukan syarat khas, jadi kami tidak akan dapat melihatnya dalam pengalaman kami.
Apakah yang berlaku kepada gliserin dalam eksperimen kami?
Gliserol berinteraksi dengan kalium permanganat, memberikan elektronnya. Gliserol diambil dalam tindak balas kami secara berlebihan (kira-kira 10 kali lebih banyak daripada kalium permanganat KMnO4). Di bawah keadaan tindak balas kami, gliserol itu sendiri bertukar menjadi gliseraldehid, dan kemudian menjadi asid gliserik.
Penambahan
Seperti yang telah kita ketahui, gliserol C 3 H 5 (OH) 3 dioksidakan oleh kalium permanganat. Gliserin adalah sangat kompleks molekul organik, oleh itu reaksi yang melibatkannya selalunya sukar. Pengoksidaan gliserol - tindak balas yang kompleks, di mana banyak bahan yang berbeza terbentuk. Kebanyakan daripada mereka wujud hanya untuk masa yang singkat dan berubah menjadi yang lain, dan sesetengahnya boleh didapati dalam penyelesaian walaupun selepas tindak balas selesai. Keadaan ini adalah tipikal untuk semua kimia organik secara amnya. Biasanya, bahan-bahan yang paling banyak dihasilkan hasil daripada tindak balas kimia dipanggil produk utama, dan selebihnya adalah produk sampingan.
Dalam kes kami, produk utama pengoksidaan gliserol oleh kalium permanganat ialah asid gliserik.
Mengapakah kita menambah kalsium hidroksida Ca(OH) 2 kepada larutan KMnO 4?
DALAM larutan akueus Kalsium hidroksida Ca(OH) 2 terurai kepada tiga zarah bercas (ion):
Ca(OH) 2 → Ca 2+ (larutan) + 2OH - .
Dalam pengangkutan, kedai, kafe atau dalam kelas sekolah– Kami dikelilingi oleh orang yang berbeza di mana-mana. Dan kami berkelakuan berbeza di tempat-tempat sedemikian. Walaupun kita melakukan perkara yang sama - contohnya, membaca buku. Dikelilingi oleh orang yang berbeza kita melakukannya sedikit berbeza: kadang-kadang lebih perlahan, kadang-kadang lebih cepat, kadang-kadang kita mengingati apa yang kita baca dengan baik, tetapi kadang-kadang kita tidak dapat mengingat walaupun sebaris pada hari berikutnya. Begitu juga, kalium permanganat, dikelilingi oleh ion OH, berkelakuan dengan cara yang istimewa. Ia mengambil elektron daripada gliserol "dengan lebih lembut", tanpa tergesa-gesa ke mana-mana. Inilah sebabnya mengapa kita dapat melihat perubahan dalam warna bunglon.
Penambahan
Apakah yang berlaku jika anda tidak menambah larutan Ca(OH) 2?
Apabila lebihan ion OH - terdapat dalam larutan, larutan tersebut dipanggil alkali (atau dikatakan mempunyai tindak balas alkali). Jika, sebaliknya, terdapat lebihan ion H + dalam larutan, larutan tersebut dipanggil berasid. Mengapa "sebaliknya"? Kerana bersama-sama ion OH - dan H + membentuk molekul air H 2 O. Tetapi jika ion H + dan OH - hadir sama (iaitu, kita sebenarnya mempunyai air), larutan itu dipanggil neutral.
Dalam larutan berasid, agen pengoksidaan aktif KMnO 4 menjadi sangat tidak terlatih, malah kasar. Ia sangat cepat mengambil elektron daripada gliserol (sebanyak 5 pada satu masa!), dan mangan bertukar dari Mn^+7 (dalam permanganat MnO 4 -) kepada Mn 2+:
MnO 4 - + 5e - → Mn 2+
Yang terakhir (Mn 2+) tidak memberikan sebarang warna kepada air. Oleh itu, dalam larutan berasid, kalium permanganat akan berubah warna dengan cepat, dan bunglon tidak akan berubah.
Keadaan yang sama akan berlaku dalam kes tersebut larutan neutral kalium permanganat. Hanya kita tidak akan "kehilangan" semua warna bunglon, seperti dalam larutan berasid, tetapi hanya dua - manganat hijau MnO 4 2 tidak akan diperoleh, yang bermaksud warna biru juga akan hilang.
Adakah mungkin untuk membuat bunglon menggunakan apa-apa selain KMnO 4?
Boleh! Bunglon kromium (Cr) akan mempunyai warna berikut:
oren (dikromat Cr 2 O 7 2-) → hijau (Cr 3+) → biru (Cr 2+).
Bunglon lain - dari vanadium (V):
kuning (VO 3+) → biru (VO 2+) → hijau (V 3+) → ungu (V 2+).
Lebih sukar untuk membuat larutan sebatian kromium atau vanadium menukar warnanya seindah yang berlaku dalam kes mangan (kalium permanganat). Di samping itu, anda perlu sentiasa menambah bahan baru ke dalam campuran. Oleh itu, bunglon sebenar - yang akan mengubah warnanya "sendiri" - hanya boleh diperolehi daripada kalium permanganat.
Penambahan
Mangan Mn, seperti kromium Cr dan vanadium V, adalah logam peralihan - kumpulan besar unsur kimia, mempunyai satu set keseluruhan sifat menarik. Salah satu ciri logam peralihan ialah warna sebatian yang cerah dan pelbagai serta penyelesaiannya.
Sebagai contoh, mudah untuk mendapatkan pelangi kimia daripada larutan sebatian logam peralihan:
Setiap Pemburu Ingin Tahu Di Mana Pheasant Duduk:
Merah (besi (III) tiosianat Fe(SCN) 3), besi Fe;
Jingga (dikromat Cr 2 O 7 2-), kromium Cr;
Kuning (VO 3+), vanadium V;
Hijau (nikel nitrat, Ni(NO 3) 2), nikel Ni;
Biru (kuprum sulfat, CuSO 4), kuprum Cu;
Biru (tetrachlorocobaltate, 2-), kobalt Co;
Violet (permanganat MnO 4 -), mangan Mn.
Perkembangan eksperimen
Bagaimana untuk menukar bunglon lagi?
Adakah mungkin untuk membalikkan tindak balas dan mendapatkan penyelesaian ungu sekali lagi?
Sesetengah tindak balas kimia boleh berlaku dalam satu arah atau dalam arah yang bertentangan. Tindak balas sedemikian dipanggil boleh balik dan, berbanding dengan jumlah bilangan tindak balas kimia, tidak terlalu ramai daripada mereka yang diketahui. Anda boleh membalikkan tindak balas dengan mencipta keadaan khas (contohnya, pemanasan tinggi campuran tindak balas) atau dengan menambah beberapa reagen baru. Pengoksidaan gliserol dengan kalium permanganat KMnO 4 bukanlah tindak balas jenis ini. Selain itu, dalam rangka percubaan kami, adalah mustahil untuk membalikkan tindak balas ini. Oleh itu, buat bunglon menukar warnanya susunan terbalik Kami tidak akan berjaya.
Penambahan
Mari kita lihat jika ada cara untuk menukar bunglon kita?
Mula-mula soalan mudah: bolehkah gliserol teroksida (asid gliserik) menukarkan mangan dioksida MnO 2 kembali kepada kalium permanganat ungu KMnO 4? Tidak, ia tidak boleh. Walaupun kita banyak membantunya (contohnya, panaskan larutan). Dan semuanya kerana KMnO 4 adalah agen pengoksidaan yang kuat (kami menangani ini sedikit lebih tinggi), manakala asid gliserik mempunyai lemah sifat pengoksidaan. Amat sukar bagi agen pengoksidaan yang lemah untuk menentang apa-apa kepada yang kuat!
Adakah mungkin untuk menukar MnO 2 kembali kepada KMnO 4 menggunakan reagen lain? Ya, anda boleh. Tetapi untuk ini anda perlu bekerja di makmal kimia sebenar! Salah satu daripada kaedah makmal mendapatkan KMnO 4 ialah interaksi MnO 2 dengan klorin Cl 2 dengan kehadiran lebihan kalium hidroksida KOH:
2MnO 2 + 3Cl 2 + 8KOH → 2KMnO 4 + 6KCl + 4 H 2 O
Anda tidak boleh melakukan tindak balas sedemikian di rumah - kedua-duanya sukar (anda memerlukan peralatan khas) dan tidak selamat. Dan dia sendiri akan mempunyai sedikit persamaan dengan bunglon yang cerah dan cantik dari pengalaman kami.